CN110540348B - 一种高效污水脱氮除磷处理工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效污水脱氮除磷处理工艺及设备，简称SNPR(Super nitrogen and phosphorus removal process)，整套工艺设备包括一体化污水提升泵池，一体化高效污水生化处理设备，一体化高效除磷降浊设备，加药间，污泥池和污泥脱水间，消毒池，污水先进入一体化污水提升泵池，经过一体化污水提升泵池处理后的污水进入一体化高效污水生化处理设备，污水在一体化高效污水生化处理设备中充分反应，然后进入一体化高效除磷降浊设备中，经高效除磷降浊设备处理后的污水经消毒池消毒处理后达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体为一种高效污水脱氮除磷处理工艺及设备。
背景技术
随着社会经济的发展，人们对美好水环境的向往度愈来愈高，特别是近几年国家对水环境治理的政策和投入力度前所未有。自国家发布《水污染防治行动计划》（简称水十条）以来，我国水环境质量总体保持持续改善的势头，但是我国水污染防治形势依然严峻，在城乡环境基础设施建设、氮磷等营养物质控制、流域水生态保护等方面还存在一些突出问题，需要加快推动解决。近年来，国家和地方污水处理设施水污染物排放标准也不断提高，水处理工艺也是多种多样，为达到不同的出水要求，传统污水处理工艺从普通活性污泥法工艺发展到氧化沟、A/O、A2/O、SBR（包括CCAS工艺）、MBBR、MBR、A2/O+ MBBR、A2/O +MBR等多种工艺，甚至末端还要增加三级处理，进一步降低COD、除磷、除氮、SS等，污水处理工艺流程愈来愈长，建设投资、运行成本以及建设周期大幅增加，而工艺系统越是冗长繁杂，运行管理难度越大，出水水质越不易控制。为此，我们发明本污水处理装置，具有污水处理流程短、占地面积小、总建投资省、建设周期短、脱氮除磷效果好、操作管理方便、运行费用低等优点。
发明内容
为克服传统污水处理工艺流程长、占地面积大、建设投资和运行费用高、建设周期长、处理效果不稳定等缺点，本发明提供一种短流程、快装置高效污水处理装置，提高污水处理出水水质的同时，大幅减少占地面积，降低工程建设投资和运行费用，缩短建设周期。
本发明的一种高效污水脱氮除磷处理工艺及设备，简称SNPR（Super nitrogenand phosphorus removal process）工艺。污水处理工艺为原污水依次经过一体化污水提升泵站（包含粗格栅、细格栅、粗颗粒及毛发收集器、污水提升泵池）、一体化高效污水生化处理设备、一体化高效除磷降浊设备、消毒池处理后达标排放，系统产生的剩余污泥经脱水后外运处理处置。该污水处理工艺把粗格栅、细格栅、粗颗粒分离及毛发收集器、污水泵池集成于一体；把生物脱氮除磷生化反应池与二沉池集成于一体；把一体化高效除磷降浊设备与消毒池集成于一体（也可以分开单独设置）；把碳源、菌种补充、除磷药剂（铁盐或铝盐）投加、消毒剂投加集成于一体，集中放置于加药间内；把污泥脱水系统集成于一体，污水处理系统内各个池体均采用钢结构或搪瓷拼装罐结构形式，整套装置既可单个设置，也可组合设置，实现了污水处理系统设备高度集成化、模块化。
具体技术方案为：
一种高效污水脱氮除磷处理设备，其包括一体化污水提升泵池，一体化高效污水生化处理设备，一体化高效除磷降浊设备，消毒池，加药间，污泥池和污泥脱水间，污水先进入一体化污水提升泵池，经过一体化污水提升泵池处理后的污水进入一体化高效污水生化处理设备，污水在该设备内充分反应，然后进入一体化高效除磷降浊设备中，经高效除磷降浊设备处理后的出水经消毒池消毒后达标排放。
进一步的，一体化污水提升泵池中集成了粗格栅、细格栅、粗颗粒及毛发收集器，能够把污水中绝大部分漂浮物、粗颗粒、毛发拦截。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备从左到右依次包括生化反应池和沉淀澄清池，生化反应池中填充有悬浮填料，生化反应池的底部设有曝气装置，生化反应池中还设置有搅拌装置，生化反应池的右侧底部设有不锈钢隔网，经生化反应池处理后的污水在水流推动作用下，经不锈钢隔网由下向上流动，经沉淀澄清池的左侧隔板后，由上向下流动，进入沉淀澄清池，接着，水流经斜管沉淀区左下方的隔板向上流动进入沉淀澄清池中的悬浮滤层，接着继续向上流动，进入斜管沉淀区，经斜管沉淀区处理后的水向上流动进入整流区，接着进入澄清集水槽，然后经澄清集水槽排出，进入一体化高效除磷降浊设备继续进行处理，污泥采用回流泵提升回流至生化池前端。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备的中间区域为沉淀澄清池，沉淀澄清池的外部设置有环形的生化反应池，污水经水射器与回流污泥混合后进入生化反应池的底部，生化反应池的底部设有曝气装置和搅拌装置，生化反应池的内侧顶部两侧均设有不锈钢隔网，经生化反应池处理后的污水经不锈钢隔网进入沉淀澄清池，沉淀澄清池的中部设置有导流管，导流管的外部设置有环形的斜管沉淀区，进入沉淀澄清池的水流在导流管的作用下，从上向下流动，经导流管的下方出口流出，接着向上流动进入斜管沉淀区进行泥水分离，经斜管沉淀区处理后的污水进入澄清集水槽，然后经澄清集水槽上的排水管排入一体化高效除磷降浊设备继续进行处理，污泥回流采用在进水管上安装水射器负压抽吸回流的方式回流至生化池前端。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备还包括碳源投加装置，当污水中碳源不足时，加药泵将碳源药液箱中碳源药液投入生化反应池，保证整个生化处理系统的脱氮效果。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备的池型是矩形或圆形。
进一步的，一体化高效除磷降浊设备包括：进水管、污水污泥混合装置、高效絮凝装置、填料增强反应装置、重介质回收装置、斜管填料、穿孔集水管、出水管、浓缩污泥回流管、排泥泵吸泥管、排泥泵、排泥泵出泥管、重介质分离器、重介质回流管、排泥管、絮凝剂投加管、混凝剂投加管，进水管置于立式高效一体化污水处理设备的底部一侧，进水管、浓缩污泥回流管、絮凝剂投加管与污水污泥混合装置相连，加压提升的已投加混凝剂的污水与重力回流污泥在污水污泥混合装置内快速混合，快速混合后的污水向上进入高效絮凝装置内进一步反应，经高效絮凝装置处理后的污水继续向上进入填料增强反应装置内与斜管沉淀区下落的回流污泥进行接触混凝，污水中一部分絮凝体向下沉入快速混合区继续反应，其它逃逸的絮体随出水向上进入上部斜管沉淀区的斜管填料进行泥水分离，净化后的出水经穿孔集水管收集后从位于所述污水处理设备上部的出水管排出。
进一步的，一体化高效除磷降浊设备中所述重介质包括磁粉、微砂、晶种。
进一步的，一体化高效除磷降浊设备中，重介质回流管将从重介质分离器分离出来的重介质回流至污水污泥混合装置。
进一步的，一体化高效除磷降浊设备中所述重介质分离器为旋流分离器。
进一步的，该回流污泥含接种药剂及接种污泥。
进一步的，整套设备采用钢结构或搪瓷拼装罐结构或钢筋混凝土结构制成，极大地减少了占地面积。
另外，本发明还提供一种高效污水脱氮除磷处理工艺，使用上述一种高效污水脱氮除磷处理设备进行污水处理，具体包括如下步骤：
1）污水进入一体化污水提升泵池中，经粗格栅，细格栅，粗颗粒及毛发收集器，把污水中绝大部分漂浮物、粗颗粒、毛发拦截，然后经污水提升泵进入一体化高效污水生化处理设备中；
2）污水在一体化高效污水生化处理设备中进一步处理，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置与搅拌装置交替间隔工作，如此交替间隔工作，使得污水在体化高效污水生化处理设备的生化反应池中通过悬浮填料上的微生物的作用发生好氧、缺氧反应，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，显著提高了脱氮除磷的效果；
3）一体化除磷降浊设备对一体化高效污水生化处理设备的出水进一步处理，其中重介质投加量分初次投加量和补充投加量，初次投加量需根据反应池、絮凝反应池及沉淀池的有效容积和设计污泥浓度确定。补充投加量一般为3～5mg/L处理水量。一次投加，循环使用,定期补充。污水在一体化除磷降浊设备中的水力停留时间为0.5小时。
进一步的，曝气装置与搅拌装置交替工作，具体工作时间依具体水质确定。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备中曝气量为30～280kg/m3。
进一步的，污水在一体化高效污水生化处理设备中的水力停留时间为8～24小时；一体化高效污水生化处理设备中碳源投加量为0～0.8kg/m3。
进一步的，污水在一体化除磷降浊设备中的水力停留时间为不大于0.5小时，重介质初次投加量为0.5～3.5kg/m3（一次投加，重复使用,定期补充），补充投加量为3～5mg/L，絮凝剂投加量为0.5～3mg/L（根据具体水质确定），混凝剂投加量为10～150mg/L（根据具体水质确定）；
本发明的有益技术效果：污水处理工艺流程短、出水水质好，主要指标优于国家一级A标准，可达到地表水Ⅳ类质量标准，部分主要指标达到地表水Ⅲ类质量标准，系统设备高度集成化、模块化、占地面积小、土建工程量小、安装工期短、运行管理方便、投资适中、运行费用低等优点，该污水处理工艺可广泛应用于村镇污水处理、城市生活污水处理、景区生活污水处理以及具有可生化性的工业废水处理领域，具有非常广阔的社会推广价值。
附图说明
图1是本发明的一种高效污水脱氮除磷处理设备结构示意图；
图2是本发明的一体化污水提升泵池的结构示意图；
图3、4是本发明的一体化高效污水生化处理设备的结构示意图；
图5是本发明的一体化高效除磷降浊设备的结构示意图。
附图标记：
1、一体化污水提升泵池，101、进水，102、粗格栅，103、细格栅，104、提升泵，105、出水；
2、一体化高效污水生化处理设备，201、进水管一，202、悬浮填料，203、曝气装置一，204、搅拌装置一，205、不锈钢隔网一，206、悬浮滤层，207、斜管沉淀区，208、澄清集水槽，209、回流污泥泵，210、污泥回流管线，211、排泥管线，212、出水管一，213、碳源药液箱一，214、碳源投加泵一，215、进水管二，216、水射器，217、曝气管，218、搅拌装置二，219、不锈钢隔网二，220、导流管，221、斜管沉淀池，222、澄清集水槽，223、回流污泥管，224、排泥管，225、出水管二，226、曝气装置二，227、碳源药液箱二，228、碳源投加泵二；
3、一体化高效除磷降浊设备，301、进水管，302、污水污泥混合装置，303、高效絮凝装置，304、填料增强反应装置，305、重介质回收装置，306、斜管填料，307、穿孔集水管，308、出水管，309、浓缩污泥回流管，310、排泥泵吸泥管，311、排泥泵，312、排泥泵出泥管，313、重介质分离器，314、重介质回流管，315、排泥管，316、混凝剂投加管，317、絮凝剂投加管；
4、加药间，5、污泥池，6、污泥脱水间，7、消毒池。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚，下面结合附图1-5对发明作进一步的介绍。
本发明提供的一种高效污水脱氮除磷处理设备（简称SNPR），从图1可以看出，其包括一体化污水提升泵池1，一体化高效污水生化处理设备2，一体化高效除磷降浊设备3，加药间4，污泥池5，污泥脱水间6和消毒池7，污水来水先进入一体化污水提升泵池1，经过一体化污水提升泵池1处理后的污水进入一体化高效污水生化处理设备2，污水在一体化高效污水生化处理设备2中充分反应，然后进入一体化高效除磷降浊设备3中，经高效除磷降浊设备3处理后的污水进入消毒池7，出水达标排放。
从图2可以看出，一体化污水提升泵池1集成了粗格栅102、细格栅103、粗颗粒及毛发收集器，能够把污水中绝大部分漂浮物、粗颗粒（砂粒）、毛发等杂质拦截。
图3是一体化高效污水生化处理设备2的实施例1，一体化高效污水生化处理设备2是一种高效污水脱氮除磷生化反应处理器，属于完全混合式生化反应池，把生化反应池与二沉池集成于一体，从图3可以看出，一体化高效污水生化处理设备2从左到右依次包括生化反应池和沉淀澄清池，生化反应池中填充有悬浮填料，生化反应池的底部设有曝气装置203，曝气装置203对生化反应池中污水进行充氧曝气，生化反应池中还设置有搅拌装置204，搅拌装置204对生化反应池中污水进行搅拌，生化反应池的右侧底部设有不锈钢隔网一205，经生化反应池处理后的污水在水流推动作用下，经不锈钢隔网一205由下向上流动，经沉淀澄清池的左侧隔板由上向下流动，进入沉淀澄清池，接着，水流经斜管沉淀区207左下方的隔板向上流动进入沉淀澄清池中的悬浮滤层206，接着继续向上流动进入斜管沉淀区207，经斜管沉淀区207处理后的水向上流动进入整流区，接着进入澄清集水槽208，然后经澄清集水槽排出，进入一体化高效除磷降浊设备3继续进行处理，污泥通过回流泵209提升回流至生化池前端。
一体化高效污水生化处理设备的工作原理：污水先是在生化反应池中通过悬浮填料上的微生物的作用发生好氧、缺氧反应，实现降低COD、氨氮、总氮、总磷等生化指标，生化反应池内的曝气装置203与搅拌装置204交替间隔工作，当停止曝气时开启搅拌装置204对整个生化反应池进行混合搅拌。通过间断曝气，可以为微生物在生化反应池内创造厌氧、缺氧、好氧交替的不同生存环境，使得好氧菌、厌氧菌、兼性菌都能得到较好的增殖，有利于好氧条件下的充分硝化及磷的过量摄取，缺氧条件下实现充分反硝化，厌氧条件下实现磷的释放，从而能够有效地脱氮除磷。
生化反应池内投放一定数量的悬浮填料202充当载体，悬浮填料材质为聚乙烯，单个比表面积：500-800㎡/m³；单个外形尺寸：12mm:25mm（高度：直径），悬浮填料202上附着有生物膜，提高了生化反应池中的生物量及生物种类，从而提高生化反应池的污水处理效率。由于悬浮填料202密度接近于水的密度，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好氧菌，这样每个载体都为一个微型生化反应池，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。
经过生化反应池处理的污水进入一体化高效污水生化处理设备2右侧的沉淀澄清池内进行泥水分离。污水经由斜管沉淀区207左下方的隔板形成的导流区进入由污泥自我形成的致密的悬浮滤层区过滤，之后逃逸的小絮体随出水进入上部斜管沉淀区进行泥水分离，净化后的出水经澄清集水槽收集后进入后续的设施进行深度处理。沉淀于沉淀澄清池底部的污泥经回流污泥泵209送至生化反应池进水端，保证整个生化反应池维持在一个较高的污泥浓度，提高污水处理效果。当生化反应池污泥浓度过高时，可通过旁通阀定期外排多余的剩余污泥。
图4是一体化高效污水生化处理设备2的实施例2，从图4可以看出，在一体化高效污水生化处理设备2的中间区域为沉淀澄清池，沉淀澄清池的外部设置有环形的生化反应池，污水经水射器216进入生化反应池的底部，生化反应池的底部设有曝气装置，曝气装置对生化反应池中污水进行充氧曝气，生化反应池中填充有悬浮填料229，生化反应池的底部设有搅拌装置218，搅拌装置218对生化反应池中污水进行搅拌，生化反应池的内侧顶部两侧均设有不锈钢隔网二219，经生化反应池处理后的污水经不锈钢隔网二219进入沉淀澄清池，沉淀澄清池的中部为导流管220，导流管220的外部设置有环形的斜管沉淀区221，进入沉淀澄清池的水流在导流管220的作用下，从上向下流动，经导流管的下方出口流出，接着向上流动进入斜管沉淀区221进行泥水分离，经斜管沉淀区221处理后的污水进入澄清集水槽222，然后经澄清集水槽222上的排水管排入一体化高效除磷降浊设备3继续进行处理，污泥回流通过在进水管上安装的水射器216负压抽吸回流的方式回流至生化池前端。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备2还包括碳源投加装置，当污水中碳源不足时，碳源投加泵228将碳源药液箱227中碳源药液投入生化反应池，保证整个生化处理系统的脱氮效果。
一体化高效污水生化处理设备2的具体池型可以是矩形，也可以是圆形。
整个生化处理流程简单、运行费用低，固液分离效果好、脱氮除磷效果好，并且耐冲击负荷，能有效防止污泥膨胀。
图5是一体化高效除磷降浊设备的实施例，一体化除磷降浊设备是一种投加重介质的高效一体化混凝沉淀污水处理设备，该设备把化学除磷、除悬浮物等功能集成于一体，经过一体化高效除磷降浊设备处理之后的出水达标排放或回用。污泥池中的污泥经污泥泵提升至污泥脱水间6进行脱水处理，脱水后的污泥外运处理处置。
从图5可以看出，该一体化除磷降浊设备3包括：进水管301、污水污泥混合装置302、高效絮凝装置303、填料增强反应装置304、重介质回收装置305、斜管填料306、穿孔集水管307、出水管308、浓缩污泥回流管309、排泥泵吸泥管310、排泥泵311、排泥泵出泥管312、重介质分离器313、重介质回流管314、排泥管315、混凝剂投加管316、絮凝剂投加管317，进水管301置于立式高效一体化污水处理设备3的底部一侧，进水管301、浓缩污泥回流管309、絮凝剂投加管317与污水污泥混合装置302相连，加压提升的已投加混凝剂（由混凝剂投加管316投加）的污水与重力回流污泥在污水污泥混合装置302内快速混合，快速混合后的污水向上进入高效絮凝装置303内进一步反应，经高效絮凝装置303处理后的污水继续向上进入填料增强反应装置304内与斜管沉淀区下落的回流污泥进行接触混凝，污水中一部分絮凝体向下沉入快速混合区继续反应，其它逃逸的絮体随出水向上进入上部斜管沉淀区的斜管填料306进行泥水分离，净化后的出水经穿孔集水管307收集后从位于所述污水处理设备上部的出水管308达标排出。重介质投加至高效絮凝装置内，重介质投加量分初次投加量和补充投加量，初次投加量需根据反应池、絮凝反应池及沉淀池的有效容积和设计污泥浓度确定。补充投加量一般为3～5mg/L处理水量。本发明使用的重介质为磁粉、微砂、晶种等，添加粒径在lOOµm 左右，这些重介质物质在液相中充分分散并与混凝絮体有效结合，形成沉淀析出晶核。因为这些重介质物质的密度大，提升了整体混凝絮体的密度，使得絮体的沉降速度大幅度提升，可以大幅加快絮体沉降速度，减少沉淀池容积。同时系统还设置了污泥回流及重介质回收系统，使得污泥中的重介质能循环使用，有利于节约药剂的使用量。
斜管沉淀区的斜管填料306内的污泥向下滑落，经重介质回收装置305拦截回收部分重介质，其他含重介质污泥絮体一部分重力沉淀于设备底部的污泥浓缩区，一部分回流至快速混合区继续反应。沉淀于设备底部污泥浓缩区的含有重介质的污泥，由排泥泵吸泥管310、排泥泵311、排泥泵出泥管312送至设备顶部安装的重介质分离器313，经重介质分离器313分离出的重介质经重介质回流管314回流至快速混合区，分离出的污泥经排泥管315重力排至设备外部配套脱水机脱水，脱水后的污泥泥饼外运，脱水滤液回流至污水处理系统前端的原水池内处理。
进一步的，填料增强反应装置304选用聚丙烯材质的斜管材料。
进一步的，外加重介质为磁粉、微砂、晶种等，重介质循环使用，定期少量补充即可。
进一步的，重介质回流管314将从旋流分离器分离出来的重介质回流至污水污泥混合装置302。
进一步的，所述重介质分离器为旋流分离器。
进一步的，该回流污泥含接种药剂及接种污泥。
进一步的，整套设备集中于一个立式结构的钢制或搪瓷拼装罐或钢筋混凝土设备内，极大地减少了占地面积。
另外，本发明提供的一种高效污水脱氮除磷处理工艺，使用上述一种高效污水脱氮除磷处理设备进行污水处理，具体包括如下步骤：
1）污水进入一体化污水提升泵池1中，经粗格栅102，细格栅103，粗颗粒及毛发收集器，把污水中绝大部分漂浮物、粗颗粒、毛发拦截，然后经污水提升泵104进入一体化高效污水生化处理设备2中；
2）污水在一体化高效污水生化处理设备2中进一步处理，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置203与搅拌装置204交替间隔工作（具体工作时间依据具体水质而定），使得污水在体化高效污水生化处理设备2的生化反应池中通过悬浮填料202上的微生物的作用发生好氧、缺氧反应，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，显著提高了脱氮除磷的效果，曝气装置工作时，曝气量为30～280立方米/小时，污水在一体化高效污水生化处理设备2中的水力停留时间为8～24小时；
3）一体化除磷降浊设备3对一体化高效污水生化处理设备2的出水进一步处理，一体化除磷降浊设备3中重介质投加量分初次投加量和补充投加量，初次投加量需根据反应池、絮凝反应池及沉淀池的有效容积和设计污泥浓度确定，补充投加量一般为3～5mg/L处理水量，污水在一体化除磷降浊设备3中的水力停留时间不大于0.5小时。
进一步的，一体化高效污水生化处理设备中曝气量为30～280立方米/小时。
进一步的，污水在一体化高效污水生化处理设备中的水力停留时间为8～24小时；一体化高效污水生化处理设备中碳源投加量为0～0.8kg/m3。
进一步的，污水在一体化除磷降浊设备中的水力停留时间不大于0.5小时，重介质初次投加量为0.5～3.5 kg/m3（一次投加，重复使用,定期补充），补充投加量为3～5mg/L，絮凝剂投加量为0～3mg/L（根据具体水质确定），混凝剂投加量为10～150mg/L（根据具体水质确定）；
下面介绍一种高效污水脱氮除磷处理设备及其处理工艺的2个实施例：
实施例3：
高效污水脱氮除磷处理设备的运行条件：污水在一体化高效污水生化处理设备2中的水力停留时间为16小时，一体化高效污水生化处理设备2中的曝气量为150立方米/小时，碳源投加量为0.1-0.5千克/立方米；污水在一体化除磷降浊设备3中的水力停留时间为0.5小时，重介质初次投加量为2.5千克/立方米，絮凝剂投加量为1mg/L，混凝剂投加量为20mg/L；该套装置一天（24小时）的污水处理量为50立方米。
采用某城市水体作为实验对象，污水在一体化高效污水生化处理设备中的处理情况见下表1所示：
表1 一体化高效污水生化处理设备的污水处理效果表
| 水质指标 | 一体化高效生化处理设备进水 | 一体化高效生化处理设备出水 | 去除率 | 备注 |
| COD | 350 | 20 | 94.3% | <u></u> |
| SS | 72 | 7 | 90.3% | <u></u> |
| 氨氮 | 49.34 | 0.21 | 99.7% | <u></u> |
| 总氮 | 63.7 | 1.56 | 97.6% | <u></u> |
| 总磷 | 4.18 | 0.25 | 94.0% | <u></u> |
从上表1可以看出，一体化高效污水生化处理设备氨氮的去除率达到99.7%，总氮的去除率达到97.6%，总磷的去除率达到94.0%，充分说明了，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置203与搅拌装置204交替间隔工作，使得污水在一体化高效污水生化处理设备2的生化反应池中通过悬浮填料202上的微生物的作用发生好氧、缺氧反应，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，从而显著提高了一体化高效污水生化处理设备的脱氮除磷的效果。
污水在一体化除磷降浊设备中的处理情况见下表2所示：
表2 一体化除磷降浊设备的污水处理效果表
| 水质指标 | 一体化高效除磷降浊设备进水 | 一体化高效除磷降浊设备出水 | 去除率 | 备注 |
| COD | 20 | 20 | 0% | <u></u> |
| SS | 7 | 3 | 57.1% | <u></u> |
| 氨氮 | 0.21 | 0.21 | 0% | <u></u> |
| 总氮 | 1.56 | 1.56 | 0% | <u></u> |
| 总磷 | 0.25 | 0.1 | 60% | <u></u> |
从上表2可以看出，一体化除磷降浊设备SS的去除率达到57.1%，总磷的去除率达到60%，说明一体化除磷降浊设备具有良好的除磷降浊性能。
污水在整套高效污水脱氮除磷处理设备（简称SNPR）中的处理情况见下表3所示：
表3 一种高效污水脱氮除磷处理设备的污水处理效果表
| 水质指标 | 整套高效污水脱氮除磷处理设备进水 | 整套高效污水脱氮除磷处理设备出水 | 去除率 | 备注 |
| COD | 350 | 20 | 94.3% | <u></u> |
| SS | 72 | 3 | 95.8% | <u></u> |
| 氨氮 | 49.34 | 0.21 | 99.6% | <u></u> |
| 总氮 | 63.7 | 1.56 | 97.6% | <u></u> |
| 总磷 | 4.18 | 0.1 | 97.6% | <u></u> |
实施例4
该高效污水脱氮除磷处理设备中的运行条件：污水在一体化高效污水生化处理设备2中的水力停留时间为18小时，一体化高效污水生化处理设备2中的曝气量为100立方米/小时，碳源投加量为0千克/立方米；污水在一体化除磷降浊设备3中的水力停留时间为0.5小时，重介质投加量为2.5千克/立方米，絮凝剂投加量为1mg/L，混凝剂投加量为25mg/L；该套装置一天（24小时）的污水处理量为75立方米。
采用某城市污水作为实验对象，污水在一体化高效污水生化处理设备中的处理情况见下表4所示：
表4 一体化高效污水生化处理设备的污水处理效果表
| 水质指标 | 一体化高效生化反应池进水 | 一体化高效生化反应池出水 | 去除率 | 备注 |
| COD | 182 | 8.1 | 95.5% | <u></u> |
| SS | 65 | 8 | 87.7% | <u></u> |
| 氨氮 | 17.6 | 0.22 | 98.8% | <u></u> |
| 总氮 | 21.8 | 0.74 | 96.6% | <u></u> |
| 总磷 | 4.11 | 0.31 | 92.5% | <u></u> |
从上表4可以看出，一体化高效污水生化处理设备氨氮的去除率达到98.8%，总氮的去除率达到96.6%，总磷的去除率达到92.5%，充分说明了，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置203与搅拌装置204交替间隔工作，使得污水在一体化高效污水生化处理设备2的生化反应池中通过悬浮填料202上的微生物的作用发生好氧、缺氧反应，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，从而显著提高了一体化高效污水生化处理设备的脱氮的效果。
污水在一体化除磷降浊设备中的处理情况见下表5所示：
表5 一体化高效除磷降浊设备的污水处理效果表
| 水质指标 | 一体化高效除磷降浊设备进水 | 一体化高效除磷降浊设备出水 | 去除率 | 备注 |
| COD | 8.1 | 8.1 | 0% | <u></u> |
| SS | 8 | 3 | 62.5% | <u></u> |
| 氨氮 | 0.22 | 0.22 | 0% | <u></u> |
| 总氮 | 0.74 | 0.74 | 0% | <u></u> |
| 总磷 | 0.31 | 0.08 | 74.2% | <u></u> |
从上表5可以看出，一体化除磷降浊设备SS的去除率达到62.5%，总磷的去除率达到74.2%，说明一体化除磷降浊设备具有良好的除磷降浊性能。
污水在高效污水脱氮除磷处理设备中的处理情况见下表6所示：
表6 一种高效污水脱氮除磷处理设备的污水处理效果表
| 水质指标 | 整套高效污水脱氮除磷处理设备进水 | 整套高效污水脱氮除磷处理设备出水 | 去除率 | 备注 |
| COD | 182 | 8.1 | 95.5% | <u></u> |
| SS | 65 | 3 | 95.4% | <u></u> |
| 氨氮 | 17.6 | 0.22 | 98.8% | <u></u> |
| 总氮 | 21.8 | 0.74 | 96.6% | <u></u> |
| 总磷 | 4.11 | 0.08 | 98.1% | <u></u> |
综合上述实施例3的表3和实施例4的表6可以看出：本申请的高效污水脱氮除磷处理工艺设备具有优异的污水处理效果，其对COD的平均去除率达到94.9%，SS的平均去除率达到95.6%，氨氮的平均去除率达到99.2%，总氮的平均去除率达到97.1%，总磷的平均去除率达到97.9%，出水水质好，主要指标优于国家一级A标准，达到地表水Ⅲ或Ⅳ类质量标准，可广泛应用村镇污水处理、城市生活污水处理、景区生活污水处理以及具有可生化性的工业废水处理领域，具有非常广阔的社会推广价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高效污水脱氮除磷处理设备，其特征在于：包括一体化污水提升泵池，一体化高效污水生化处理设备，一体化高效除磷降浊设备，加药间，污泥池和污泥脱水间，消毒池，污水先进入一体化污水提升泵池，经过一体化污水提升泵池处理后的污水进入一体化高效污水生化处理设备，污水在一体化高效污水生化处理设备中充分反应，然后进入一体化高效除磷降浊设备中；
一体化高效污水生化处理设备从左到右依次包括生化反应池和沉淀澄清池，生化反应池中填充有悬浮填料，生化反应池的底部设有曝气装置，生化反应池中还设置有搅拌装置，生化反应池的右侧底部设有不锈钢隔网，经生化反应池处理后的污水在水流推动作用下，经不锈钢隔网由下向上流动，经沉淀澄清池的左侧隔板后，由上向下流动，进入沉淀澄清池，接着，水流经斜管沉淀区左下方的隔板向上流动进入沉淀澄清池中的悬浮滤层，接着继续向上流动，进入斜管沉淀区，经斜管沉淀区处理后的水向上流动进入整流区，接着进入澄清集水槽，然后经澄清集水槽排出，进入一体化高效除磷降浊设备继续进行处理，污泥采用回流泵提升回流至生化反应池前端，生化反应池属于完全混合式，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置与搅拌装置交替间隔工作，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，显著提高了脱氮除磷的效果；悬浮填料材质为聚乙烯，单个悬浮填料比表面积为500-800m2/m3；
一体化高效除磷降浊设备包括：进水管、污水污泥混合装置、高效絮凝装置、填料增强反应装置、重介质回收装置、斜管填料、穿孔集水管、出水管、浓缩污泥回流管、排泥泵吸泥管、排泥泵、排泥泵出泥管、重介质分离器、重介质回流管、排泥管、絮凝剂投加管、混凝剂投加管，进水管置于立式一体化高效除磷降浊设备的底部一侧，进水管、浓缩污泥回流管、絮凝剂投加管与污水污泥混合装置相连，混凝剂投加管与进水管相连，混凝剂由混凝剂投加管投加，加压提升的已投加混凝剂的污水与重力回流污泥在污水污泥混合装置内快速混合，快速混合后的污水向上进入高效絮凝装置内进一步反应，经高效絮凝装置处理后的污水继续向上进入填料增强反应装置内与斜管沉淀区下落的含重介质的污泥进行接触混凝，填料增强反应装置选用聚丙烯材质的斜管材料，填料增强反应装置内的污水中一部分含重介质的污泥向下沉入快速混合区继续反应，其它逃逸的含重介质的污泥随出水向上进入上部斜管沉淀区的斜管填料进行泥水分离，净化后的出水经穿孔集水管收集后从位于所述除磷降浊设备上部的出水管排出，经一体化高效除磷降浊设备处理后的出水经消毒池消毒后达标排放；其中，斜管沉淀区的斜管填料内的含重介质的污泥向下滑落，经重介质回收装置拦截回收部分重介质，其他含重介质的污泥一部分重力沉淀于一体化高效除磷降浊设备底部的污泥浓缩区，一部分回流至快速混合区继续反应，沉淀于一体化高效除磷降浊设备底部污泥浓缩区的含有重介质的污泥，由排泥泵吸泥管、排泥泵、排泥泵出泥管送至一体化高效除磷降浊设备顶部安装的重介质分离器，经重介质分离器分离出的重介质经重介质回流管回流至快速混合区。
2.一种高效污水脱氮除磷处理设备，其特征在于：其包括一体化污水提升泵池，一体化高效污水生化处理设备，一体化高效除磷降浊设备，加药间，污泥池和污泥脱水间，消毒池，污水先进入一体化污水提升泵池，经过一体化污水提升泵池处理后的污水进入一体化高效污水生化处理设备，污水在一体化高效污水生化处理设备中充分反应，然后进入一体化高效除磷降浊设备中；
一体化高效污水生化处理设备的中间区域为沉淀澄清池，沉淀澄清池的外部设置有环形的生化反应池，污水经水射器与回流污泥混合后进入生化反应池的底部，生化反应池的底部设有曝气装置和搅拌装置，生化反应池内填充有悬浮填料，生化反应池的内侧顶部两侧均设有不锈钢隔网，经生化反应池处理后的污水经不锈钢隔网进入沉淀澄清池，沉淀澄清池的中部设置有导流管，导流管的外部设置有环形的斜管沉淀区，进入沉淀澄清池的水流在导流管的作用下，从上向下流动，经导流管的下方出口流出，接着向上流动进入斜管沉淀区进行泥水分离，经斜管沉淀区处理后的污水进入澄清集水槽，然后经澄清集水槽上的排水管排入一体化高效除磷降浊设备继续进行处理，污泥回流采用在进水管上安装水射器负压抽吸回流的方式回流至生化反应池前端，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置与搅拌装置交替间隔工作，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，显著提高了脱氮除磷的效果；
一体化高效除磷降浊设备包括：进水管、污水污泥混合装置、高效絮凝装置、填料增强反应装置、重介质回收装置、斜管填料、穿孔集水管、出水管、浓缩污泥回流管、排泥泵吸泥管、排泥泵、排泥泵出泥管、重介质分离器、重介质回流管、排泥管、絮凝剂投加管、混凝剂投加管，进水管置于立式一体化高效除磷降浊设备的底部一侧，进水管、浓缩污泥回流管、絮凝剂投加管与污水污泥混合装置相连，混凝剂投加管与进水管相连，混凝剂由混凝剂投加管投加，加压提升的已投加混凝剂的污水与重力回流污泥在污水污泥混合装置内快速混合，快速混合后的污水向上进入高效絮凝装置内进一步反应，经高效絮凝装置处理后的污水继续向上进入填料增强反应装置内与斜管沉淀区下落的含重介质的污泥进行接触混凝，填料增强反应装置选用聚丙烯材质的斜管材料，填料增强反应装置内的污水中一部分含重介质的污泥向下沉入快速混合区继续反应，其它逃逸的含重介质的污泥随出水向上进入上部斜管沉淀区的斜管填料进行泥水分离，净化后的出水经穿孔集水管收集后从位于所述除磷降浊设备上部的出水管排出，经一体化高效除磷降浊设备处理后的出水经消毒池消毒后达标排放；其中，斜管沉淀区的斜管填料内的含重介质的污泥向下滑落，经重介质回收装置拦截回收部分重介质，其他含重介质的污泥一部分重力沉淀于一体化高效除磷降浊设备底部的污泥浓缩区，一部分回流至快速混合区继续反应，沉淀于一体化高效除磷降浊设备底部污泥浓缩区的含有重介质的污泥，由排泥泵吸泥管、排泥泵、排泥泵出泥管送至一体化高效除磷降浊设备顶部安装的重介质分离器，经重介质分离器分离出的重介质经重介质回流管回流至快速混合区。
3.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的一种高效污水脱氮除磷处理设备，其特征在于：一体化高效污水生化处理设备还包括碳源投加装置，当污水中碳源不足时，加药泵将碳源药液箱中碳源药液投入生化反应池，保证整个生化处理设备的脱氮效果。
4.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的一种高效污水脱氮除磷处理设备，其特征在于：所述重介质包括磁粉、微砂、晶种。
5.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的一种高效污水脱氮除磷处理设备，其特征在于：该设备主体采用钢结构或搪瓷拼装罐结构或钢筋混凝土结构制成。
6.一种高效污水脱氮除磷处理工艺，其特征在于：使用上述权利要求1-2中任一项所述处理设备进行污水处理，包括如下步骤：
1)污水进入一体化污水提升泵池中，经粗格栅，细格栅，粗颗粒及毛发收集器，把污水中绝大部分漂浮物、粗颗粒、毛发拦截，然后经污水提升泵进入一体化高效污水生化处理设备中；
2)污水在一体化高效污水生化处理设备中进一步处理，一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置与搅拌装置交替间隔工作，通过间断曝气，使得生化反应池中悬浮填料上的微生物创造厌氧、缺氧、好氧交替的生存环境，使得生化反应池和悬浮填料中存在大量的好氧菌、厌氧菌、兼性菌，显著提高了脱氮除磷的效果；污水在一体化高效污水生化处理设备中的水力停留时间为8～24小时，一体化高效污水生化处理设备中碳源投加量为0-0.8kg/m3，一体化高效污水生化处理设备中曝气量为30～280立方米/小时；
3)一体化高效除磷降浊设备对一体化高效污水生化处理设备的出水进一步处理，其中重介质投加量分初次投加量和补充投加量，污水在一体化高效除磷降浊设备中的水力停留时间不大于0.5小时，重介质初次投加量为0.5～3.5kg/m3，补充投加量为3～5mg/L，絮凝剂投加量为0.5～3mg/L，混凝剂投加量为10～150mg/L。
7.根据权利要求6所述的处理工艺，其特征在于：一体化高效污水生化处理设备中的曝气装置与搅拌装置工作方式为：交替间隔工作，具体时间依具体水质确定。
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